秸秆固化成型技术
（一）技术原理
秸秆主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。木质素为光合作用形成的天然聚合体，在植物中的含量一般为15%～30%。木质素不是晶体，没有熔点但有软化点，当温度为70℃～110℃时开始软化，具有一定的粘度；在200℃～300℃时，呈熔融状、粘度高，此时施加一定的压力，增强分子间的内聚力，可将它与纤维素紧密粘接，并与相邻颗粒互相粘结，使植物体变得致密均匀，体积大幅度减少，密度显著增加。秸秆固体成型燃料就是利用木质素充当粘合剂将松散的秸秆等农林剩余物挤压成颗粒、块状和棒状等成型燃料。秸秆固化成型燃料是一种优质燃料，具有高效、洁净、点火容易、二氧化碳零排放、便于贮运和运输、易于实现产业化生产和规模应用等优点。秸秆固化成型后，燃烧特性可得到明显改善，使用时火力持久，炉膛温度高，可为农村居民提供炊事、取暖用能，也可以作为农产品加工业（粮食烘干、蔬菜、烟叶等）、设施农业（温室）、养殖业等不同规模的区域供热燃料，另外也可以作为工业锅炉和电厂的燃料，替代煤等化石能源。
（二）技术流程
农林废弃物的固体成型技术按生产工艺分为粘结成型、压缩颗粒燃料和热固体成型工艺，可制成棒状、块状、颗粒状等各种形状。固体成型的工艺流程主要是将回收的农作物秸秆粉碎、堆放软化（含水率控制在15%～35%之间）、经上料机将物料送进生物质燃料成型机内模压成型、冷却、定量包装。
（三）适宜区域
生物质固体成型燃料适用于粮食主产区或农产品加工厂附近，即农作物秸秆或农产品加工废弃物资源量大的区域。此外，亦可用于林业资源丰富的区域，木材加工厂附近区域等。
（四）技术操作要点
1. 干燥。生物质的含水率在20%~40%之间，通过自然晾晒或烘干方法进行干燥，滚筒干燥机进行烘干，将原料的含水率降低至8%~10%。原料太干，压缩过程中颗粒表面的碳化和龟裂有可能会引起自燃；而原料水分过高时，加热过程中产生的水蒸汽就不能顺利排出，会增加体积，降低机械强度。
2. 粉碎。秸秆类原料需通过粉碎机进行粉碎处理，通常使用锤片式粉碎机，粉碎的粒度由成型燃料的尺寸和成型工艺所决定。
3. 调湿。加入一定量的水分后，可以使原料表面覆盖薄薄的一层液体，增加粘结力，便于固体成型。
4. 成型。生物质通过固体成型，一般不使用添加剂，此时木质素充当了粘合剂。
（五）注意事项
1. 与煤相比，生物质具有较高的挥发分含量
农作物秸秆中的挥发分一般在76%～86%之间，其存储了超过2/3的热量，且一般在200℃～300℃时开始析出。如果此时无法提供足够的助燃空气，则未燃尽的挥发分被气流带出，形成黑烟，传统的燃煤锅炉设计方法和操作规程并不适合于农作物秸秆。
2. 灰分含量高
由于秸秆类生物质中的灰分含量通常较高，因此，颗粒燃料的灰分沉积速度一般大大超过煤的燃烧，有的甚至超出煤炭大约一个数量级。此外，积灰中通常存在大量的KCl等氯化物，也是需要注意的一个问题。
3. 结渣现象严重
在秸秆生长过程中，会吸收包含一定含量的碱金属元素（包括K、Na、Cl、S、Ca、Si、P等），其以盐或者氧化物的形式存在于生物质机体内部或者灰分等杂质中。当秸秆类生物质固体成型燃料燃烧时达到的温度远远高于灰熔点温度范围，导致炉底的秸秆灰在800℃～900℃时就开始软化，温度过高时灰分会全部或者部分发生熔化，导致结渣率较高，试验表明玉米秸秆颗粒燃料的结渣率在50%以上。这不仅影响燃烧设备的热性能，而且会危及燃烧设备的安全。
4. NOx排放量较高
生物质燃烧设备产生的NOx主要是由燃料中的N元素氧化产生的，既来自气相燃烧也来自固定碳燃烧过程。其他NOx可能是某些特定条件下由空气中的N元素形成的。生物质燃烧排放的最主要NOx是NO，它在大气中会转变为NO2。
二 秸秆沼气生产技术
（一）户用秸秆沼气生产技术
沼气是由多种成分组成的混合气体，包括甲烷（CH4）、二氧化碳（CO2）和少量的硫化氢（H2S）、氢气（H2）、一氧化碳（CO）、氮气（N2）等气体，一般情况下，甲烷占50%～70%，二氧化碳占30%～40%，其他气体含量极少。户用秸秆沼气生产技术是一种以现有农村户用沼气池为发酵载体，以农作物秸秆为主要发酵原料的厌氧发酵沼气生产技术。
1. 技术流程
户用秸秆沼气生产技术流程图见图1所示。
2. 适宜区域
适合全国各粮食产区。总的来说，北方地区以玉米秸秆和小麦秸秆为主要发酵原料，南方地区以稻草为主要发酵原料。可根据农作物秸秆的种类和特性，选择不同的发酵工艺。
3. 技术操作要点
（1）秸秆收集与粉碎。户用秸秆沼气的原料主要为玉米秸秆、小麦秸秆和水稻秸秆等。常见户用秸秆沼气的原料量为：6立方米的沼气池，所需干秸秆约为300千克；8立方米的沼气池，所需干秸秆约为400千克；10立方米的沼气池，所需干秸秆约为500千克。将所需秸秆收集后，堆积在开阔区域让其自然晾晒和风干，随后对风干的秸秆进行机械粉碎或铡切，秸秆长度控制在5厘米以下。
（2）润湿与堆沤处理。①润湿：粉碎后的干秸秆，须先进行润湿处理。以8立方米的沼气池为例：400千克秸秆需加水300~400千克（或等量沼液），充分搅拌，湿水程度以用手捏紧秸秆有少量的水滴下为宜。润湿后将秸秆放置1天以上，以确保湿透。②堆沤：通过堆沤可以初步破坏秸秆的纤维—木质结构，有利于后期厌氧发酵过程中被厌氧菌消化分解。以8立方米的沼气池为例，400千克干秸秆，需添加秸秆预处理复合菌剂约1千克，添加碳酸铵5千克。如果采用沼液浸泡秸秆，可不添加复合菌剂。添加菌剂和碳酸铵时需翻堆一次，以保证菌剂和碳酸铵与秸秆充分混匀。堆沤时间一般为夏季3天，春秋季4~5天，冬季6~7天，可根据气温适当进行调整，以秸秆表面长满白色菌丝为宜。
（3）进料准备。为使秸秆沼气池启动更为顺利，原料中可添加适量畜禽粪便（粪便可不用堆沤），将堆沤好的秸秆和畜禽粪便混匀后一起投入池内。以常见的水压式沼气池为例，6立方米的沼气池干秸秆约300千克、牛粪或猪粪约700千克，8立方米的沼气池干秸秆约400千克、牛粪或猪粪约800千克，10立方米的沼气池干秸秆约500千克、牛粪或猪粪约1000千克。
（4）进料。秸秆沼气池进料时，应添加相应的接种物，接种物可以是沼渣或活性污泥。如果没有接种物，也可将畜禽粪便加水浸透后，覆盖薄膜进行堆沤后作为接种物。接种物的总量控制在1000~2000千克，在进料时采取分层加入的方式，即边进料边加入接种物，也可与发酵原料混匀后一起投入到池内。由于秸秆碳氮比较高，为得到合适的碳氮比，需添加氮源。如果添加碳酸铵，添加总量控制在8~10千克（或碳酸氢铵约15千克，均先溶化好再添加）；如果加入人畜粪尿，添加总量为300~500千克。物料装入沼气池后，根据实际情况添加水2000~3000千克，直到发酵料液离天窗下沿500~550毫米为止。户用沼气发酵的适宜温度为15℃以上，因此进料宜选取在气温较高的季节。
（5）启动。密封沼气池池口。连续放气1~3天，当沼气压力表的压力达到2千帕以上时开始试火，直至能点燃且火苗稳定，此时表明沼气池已启动成功，生产的沼气可正常使用。
4. 注意事项
（1）补充氮源
秸秆沼气池运行过程中应补充氮源。氮源通过进料口投入，一般每15天需加1～2千克碳酸按（或碳酸氢按1.5～3千克）。与厕所连通且有粪尿进入的沼气池可不需补充氮源。
（2）添加秸秆
秸秆沼气池正常启动并运行约60天后，需定期添加秸秆。每7天左右向池内补充粉碎并经过堆沤处理的秸秆15～25千克，同时视水压间水位的高低补充水量或排出一定量的沼液、沼渣。
（3）搅拌
每次添加氮源、秸秆时必须用手动泵强回流搅拌，搅拌时间约为30分钟；与厕所连通的沼气池也需每7天用手动泵强回流搅拌1次，每次30分钟。
（4）大换料
秸秆沼气池运行一年左右必须进行大换料，大换料的时间应选在每年的10月或4月，低温季节不宜进行大换料。大换料前10天应停止进料，同时准备好足够的新料，待出料后可立即重新启动。出料时先抽出大部分沼液，留约10%～30%活性污泥为主的料液作为接种物，然后从出料间用耙扒出秸秆渣。池内结壳严重的应打开活动盖进行出料。
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